(57)【要約】【課題】  共振特性やフィルタ特性のばらつきが小さく、信頼性の高い圧電薄膜共振器およびフィルタを提供すること。【解決手段】  本発明は、基板（１０）上に形成された下部電極（１２）と、下部電極（１２）上に形成された圧電薄膜（１４）と、圧電薄膜（１４）上に形成された上部電極（１６）と、を具備し、圧電薄膜（１４）を挟み上部電極（１２）と下部電極（１６）の重なるメンブレン領域（２２）が楕円様状であり、下部電極（１２）が、上部電極（１６）の引き出し電極部（１６ｂ）および下部電極（１２）の引き出し電極部（１２ｂ）以外の領域でメンブレン領域の外側に延在する圧電薄膜共振器およびフィルタである。【選択図】  図３
2006311181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下部電極と、
該下部電極上に形成された圧電薄膜と、
該圧電薄膜上に形成された上部電極と、を具備し、
前記圧電薄膜を挟み前記上部電極と前記下部電極の重なるメンブレン領域が楕円様状であり、
前記下部電極が、前記上部電極の引き出し電極部および前記下部電極の引き出し電極部以外の領域で前記メンブレン領域の外側に延在する圧電薄膜共振器。
【請求項２】
前記下部電極の前記メンブレン領域より外側に延在した幅が、前記下部電極の引き出し配電極の幅より広い請求項１記載の圧電薄膜共振器
【請求項３】
前記基板の表面に前記メンブレン領域を含むように空隙領域が形成された請求項１または２記載の圧電薄膜共振器。
【請求項４】
前記下部電極は、前記下部電極の引き出し電極部以外の領域で前記空隙領域の外側に延在している請求項３記載の圧電薄膜共振器。
【請求項５】
基板上に形成された下部電極と、
該下部電極上に形成された圧電薄膜と、
該圧電薄膜上に形成された上部電極と、
該上部電極上に形成された中心周波数調整膜を具備し、
前記中心周波数調整膜は前記圧電薄膜を挟み前記上部電極と前記下部電極の重なるメンブレン領域より大きく、前記メンブレン領域を含むように形成された圧電薄膜共振器。
【請求項６】
前記中心周波数調整膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜または窒化アルミニウム膜である請求項５記載の圧電薄膜共振器。
【請求項７】
前記中心周波数調整膜が、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の膜厚を有する請求項５または６記載の圧電薄膜共振器。
【請求項８】
前記圧電薄膜は、（００２）方向を主軸とする配向性を有する窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛である請求項１から７のいずれか一項記載の圧電薄膜共振器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項記載の圧電薄膜共振器を複数組み合わせて構成されるフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電薄膜共振器およびフィルタに関し、特に圧電薄膜を挟み上部電極と下部電極の重なる領域が楕円様状である圧電薄膜およびフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される高周波無線機器の急速な普及により、９００ＭＨｚから５ＧＨｚという高周波で使用される小型で軽量な高周波フィルタの需要が増大している。このような分野では、主に弾性表面波装置で形成されたフィルタが使用されている。しかし、最近、特に高周波での特性が良好で、小型化、モノリシック化が可能な素子として、圧電薄膜共振器およびこれを用いたフィルタが注目されつつある。
【０００３】
圧電薄膜共振器として、例えば、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）タイプやＳＭＲ(Solidly Mounted Resonator)タイプがある。ＦＢＡＲタイブの圧電薄膜共振器としては、特許文献１の図１および図２に以下の共振薄膜共振器（従来例１）が開示されている。両面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板に、下部電極、圧電薄膜としてＺｎＯ膜、上部電極が形成されている。圧電薄膜を挟み上部電極と下部電極が重なる領域（以下、メンブレン領域）の下方に、メンブレン領域を含むように基板に空隙が設けられている。従来例１では、基板を貫通するバイアホールが設けられている。バイアホールは、シリコン基板の裏面側から、ウェットエッチングを施して形成される。
【０００４】
さらに、特許文献２には、シリコン基板をドライエッチングすることにより、下部電極の下にバイアホールを設けた圧電薄膜共振器（従来例２）が開示されている。さらに、特許文献１の図３および図４並びに特許文献３には、メンブレン領域の下方の基板の空隙として、バイアホールではなく、キャビティが設けられた圧電薄膜共振器（従来例３）が開示されている。
【０００５】
ＦＢＡＲタイブの圧電薄膜共振器は、上部電極と下部電極間に高周波の電気信号を印加すると、メンブレン領域の上部電極と下部電極に挟まれた圧電薄膜内部に、逆圧電効果によって、弾性波が励振される。逆に、圧電効果によって、弾性波による歪が、電気信号に変換される。この弾性波は、上部電極と下部電極膜がそれぞれ空気に接している面で全反射される。上部電極、圧電薄膜および下部電極の合計膜厚が、弾性波の１／２波長の整数倍になる周波数において、共振が起こる。膜厚によって共振周波数を制御することにより、所望の周波数特性を有する圧電薄膜共振器またはフィルタとなる。また、メンブレン領域において弾性波の共振を起こしているため、メンブレン領域は基板の空隙に含まれることが好ましい。
【０００６】
ＳＭＲ(Solidly Mounted Resonator)タイプの圧電薄膜共振器は、基板の空隙の代わりに、音響インピーダンスが高い膜と低い膜を交互に弾性波の波長の１／４の膜厚で積層し音響反射膜として利用する構造を有している。
【０００７】
さらに、特許文献４には、メンブレン領域が四角状であり、下部電極がメンブレン領域を含むように形成され、四角状のバイアホールを有する圧電薄膜共振器（従来例４）が開示されている。特許文献５には、メンブレン領域が四角状であり、下部電極がメンブレン領域を含むように形成され、四角状のキャビティを有する圧電薄膜共振器（従来例５）が開示されている。
【特許文献１】特開昭６０−１８９３０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４２３９号公報
【特許文献３】特開２０００−６９５９４号公報
【特許文献４】特開２００４−３１２６１１号公報
【特許文献５】特開２００２−２２３１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来例１、従来例２および従来例３においては、製造工程のばらつきにより、共振特性やフィルタ特性がばらつくといった課題があった。また、従来例４および従来例５においては、共振特性やフィルタ特性が低下するという課題があった。さらに、従来例１から従来例５においては、信頼性が低いという課題があった。さらに、より、共振特性やフィルタ特性を向上させると、共振特性やフィルタ特性がばらつきや信頼性が低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、共振特性やフィルタ特性のばらつきが小さく、信頼性の高い圧電薄膜共振器およびフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電薄膜と、該圧電薄膜上に形成された上部電極と、を具備し、前記圧電薄膜を挟み前記上部電極と前記下部電極の重なるメンブレン領域が楕円様状であり、前記下部電極が、前記上部電極の引き出し電極部および前記下部電極の引き出し部以外の領域で前記メンブレン領域の外側に延在する圧電薄膜共振器である。本発明によれば、メンブレン領域は、下部電極の引き出し電極部に加え拡張部によっても保持されるためメンブレン領域が劣化することを抑制できる。さらに、メンブレン領域が楕円様状をしているため、メンブレン領域の周辺に加わる力は均等となる。よって、メンブレン領域のいびつな歪みが小さい。これにより、メンブレン領域の劣化が抑制され、共振特性のばらつきも小さくなる。よって、共振特性のばらつきが小さく、信頼性の高い圧電薄膜共振器を提供することができる。
【００１１】
本発明は、前記下部電極の前記メンブレン領域より外側に延在した幅が、前記下部電極の引き出し配電極の幅より広い圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、メンブレン領域の保持がより強固となり、メンブレン領域のいびつな歪みがより小さくなる。これにより、メンブレン領域の劣化がより抑制され、信頼性がより向上する。また、メンブレン領域２いびつな歪みが小さいため、共振特性のばらつきもより小さくなる。
【００１２】
本発明は、前記基板の表面に前記メンブレン領域を含むように空隙領域が形成された圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、メンブレン領域全体を共振させることができる。
【００１３】
本発明は、前記下部電極は、前記下部電極の引き出し電極部以外の領域で前記空隙領域の外に形成される部分を有する圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、メンブレン領域の保持がより強固となり、メンブレン領域のいびつな歪みがより小さくなる。これにより、メンブレン領域の劣化がより抑制され、信頼性がより向上する。また、メンブレン領域２いびつな歪みが小さいため、共振特性のばらつきもより小さくなる。
【００１４】
本発明は、基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電薄膜と、該圧電薄膜上に形成された上部電極と、該上部電極上に形成された中心周波数調整膜を具備し、前記中心周波数調整膜は前記圧電薄膜を挟み前記上部電極と前記下部電極の重なるメンブレン領域より大きく、前記メンブレン領域を含むように形成された圧電薄膜共振器である。本発明によれば、メンブレン領域の端部での、メンブレン領域の密着が向上し、メンブレン領域が劣化することを防止できる。これにより、信頼性の高い圧電薄膜共振器を提供することができる。
【００１５】
前記中心周波数調整膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜または窒化アルミニウム膜である圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、中心周波数調整膜の成膜が簡単であり、膜質、膜厚の分布を小さくできる。
【００１６】
本発明は、前記中心周波数調整膜が、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の膜厚を有する圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、最小挿入損失を１．０ｄＢ以下とすることができる。さらに、中心周波数を調整する機能を確保することができる。
【００１７】
本発明は、前記圧電薄膜は、（００２）方向を主軸とする配向性を有する窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛である圧電薄膜共振器とすることができる。本発明によれば、電気機械結合係数の大きな共振器が得られる。
【００１８】
本発明は、前述の圧電薄膜共振器を複数組み合わせて構成されるフィルタである。本発明によれば、フィルタ特性のばらつきが小さく、信頼性の高いフィルタを提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、共振特性やフィルタ特性がばらつきが小さく、信頼性の高い圧電薄膜共振器およびフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、従来例における課題に対し、本発明者が見出した原因につき説明する。図１（ａ）は従来例１から従来例３の上部電極３０、下部電極３２および基板表面の空隙領域４４を模式的に描いた図である。実際は、上部電極３０と下部電極３２は重なっているが、形状が理解しやすいように上部電極３０をずらして描いてある。上部電極３０は、メンブレン領域部３０ａと引き出し電極部３０ｂからなり、下部電極３２はメンブレン領域部３２ａと引き出し電極部３２ｂからなる。上部電極３０と下部電極３２は、引き出し電極部３０ｂ、３２ｂを除いて、ほぼ一致しており、メンブレン領域部３０ａ、３２ａとなっている。
【００２１】
メンブレン領域は基板の空隙４４に含まれるため、メンブレン領域は、上部電極の引き出し電極部３０ｂ、下部電極の引き出し電極部３２ｂおよび圧電薄膜のみで保持されることとなる。このため、メンブレン領域が劣化し易く、信頼性を低下させる。また、製造工程のばらつきにより、上部電極３０と下部電極３２の位置がずれると、メンブレン領域の面積が変わり共振器の容量値がばらついてしまう。これにより、共振器のインピーダンスがばらついてしまう。このような原因により、信頼性が低く、共振特性あるいはフィルタ特性のばらつきが大きくなる。
【００２２】
図１（ｂ）は従来例４および従来例５の上部電極３４、下部電極３６および空壁領域４４を模式的に描いた図である。上部電極３４は、メンブレン領域部３４ａと引き出し電極部３４ｂからなり、下部電極３６はメンブレン領域部３６ａ、引き出し電極部３６ｂおよび拡張部３６ｃからなる。このように、従来例４および従来例５においては、従来例１から従来例３に加え、下部電極３６の拡張部３６ｃが設けられている。
【００２３】
このため、上部電極３４と下部電極３６の位置がずれた場合も、メンブレン領域の面積はほとんど変わらない。よって、製造工程のばらつきによる共振器の容量値のばらつきは小さくなる。しかし、本来のメンブレン領域に加え、符号３８の領域が付加されている。このため、この部分が浮遊容量となり、電気機械結合係数が劣化してしまう。これにより、共振特性あるいはフィルタ特性が低下してしまう。
【００２４】
また、メンブレン領域は基板の空隙４４に含まれていても、メンブレン領域は、上部電極の引き出し電極部３４ｂ、下部電極の引き出し電極部３２ｂおよび圧電薄膜以外に下部電極の拡張部３６ｃによっても保持されることとなる。このため、メンブレン領域の劣化が抑制される。
【００２５】
しかし、このような構造においても、メンブレン領域の劣化を抑制する効果は十分ではない。これは、このような四角状、あるいは多角形状のメンブレン領域の形状では、メンブレン領域の角部４０、４２と辺部に加わる力が均等ではなく、メンブレン領域がいびつに歪みやすいためである。メンブレン領域の角部４０、４２に応力が集中するため、メンブレン領域の劣化により信頼性が低下してしまう。さらに、メンブレン領域のいびつな歪みにより、共振特性やフィルタ特性のばらつきが大きくなる。
【００２６】
さらに、本発明者の検討により、圧電薄膜は圧縮応力であると、圧電性が向上し電気機械結合係数の大きく、共振特性あるいはフィルタ特性が向上することが見出された。そのためには、圧縮応力は例えば−１００ＭＰａを含みこれより負に大きいことが好ましい。なお、マイナスは圧縮応力であることを示している。圧電薄膜の膜厚は、その材料の音速にもよるが、９００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの高周波の用途に使用する場合は、その膜厚は０．３μｍ〜３μｍと非常に薄い。このように、膜厚が薄く圧縮応力の大きい圧電薄膜を使用すると、さらに、メンブレン領域がいびつに歪みやすい。これより、メンブレン領域の劣化による信頼性低下や、共振特性やフィルタ特性のばらつきが、さらに大きくなる。
【００２７】
以下、本発明の実施例を用い、上記課題を解決する手段について詳述する。
【実施例１】
【００２８】
図２は実施例１に係る圧電薄膜共振器の構成を説明するための図である。図２（ａ）はその上視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。シリコン基板１０上に下部電極１２が形成されている。下部電極１２上に圧電薄膜１４が形成されている。圧電薄膜１４上に上部電極１６が形成されている。圧電薄膜１４を挟み上部電極１６と下部電極１２のか重なる領域がメンブレン領域２２である。下部電極１２上の圧電薄膜１４は一部除去され、接続用の孔が形成されている。基板１０表面にはメンブレン領域２２と同じ大きさの空隙１８がバイアホールにより形成されている。メンブレン領域２２上には、中心周波数を調整するための絶縁膜である中心周波数調整膜２０が形成されている。
【００２９】
次に、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法につき説明する。まず、シリコン基板１０上に、下部電極１２としてルテニウム（Ｒｕ）膜を、スパッタリング法により成膜する。このとき、下部電極１２下に、基板にバイアホールを形成するときのエッチングストッパ層（図示せず）をクロム（Ｃｒ）膜を用い形成する。次に、通常の露光技術およびエッチング技術を用い所定領域を除去し下部電極１２を形成する。次に、圧電薄膜１４として窒化アルミニウム膜、上部電極１６としてルテニウム（Ｒｕ）膜をそれぞれスパッタリング法により成膜する。その後、通常の露光技術およびエッチング技術を用い、所定領域の除去し上部電極１６を形成する。さらに、通常の露光技術およびエッチング技術を用い、所定領域を除去し上部電極１６を形成する。中心周波数調整膜２０として、酸化シリコン膜をスパッタリング法で成膜する。通常の露光技術およびエッチング技術を用い、所定領域の除去し中心周波数調整膜２０を形成する。
【００３０】
最後に、シリコン基板１０の裏面に、通常の露光技術により、バイアホール形成するドライエッチング用のレジストパターンを形成する。シリコン基板１０をドライエッチングし、基板１０の空隙１８となるバイアホールを形成する。ドライエッチングは、ＳＦ6によるエッチングとＣ４Ｆ８による側壁保護膜形成を、交互に繰り返す条件で行った。これによって、側壁形状が、Ｓｉ基板面に対して略垂直になるように、空隙１８を形成することができた。
【００３１】
図３は、上部電極１６と下部電極１４の形状を理解しやすいように、並べて描いた図である。上部電極１６はメンブレン領域部１６ａと引き出し電極部１６ｂからなる。下部電極１２はメンブレン領域部１２ａ、引き出し電極部１２ｂおよび拡張部１２ｃからなる。メンブレン領域部１２ａ、１６ａはメンブレン領域２２と一致している。引き出し電極部１２ｂ、１６ｂはメンブレン領域部１２ａ、１６ａより電気信号を引き出すための電極である。
【００３２】
メンブレン領域部１２ａ、１６ａすなわちメンブレン領域２２は楕円形をしている。下部電極１２は、上部電極１６の引き出し電極部１６ｂおよび下部電極１２の引き出し電極部１２ｂ以外の領域でメンブレン領域２２の外側に延在し、拡張部１２ｃを形成している。言い換えれば、下部電極１６の形状の輪郭は、上部電極１６の引き出し電極部１６ｂ以外の領域で、上部電極１６を含んでいる。
【００３３】
下部電極１２がメンブレン領域２２より広い拡張部１２ｃを有することにより、製造工程において、下部電極１２と上部電極１６の位置がずれた場合も、メンブレン領域２２の面積はほぼ変わらない。よって、メンブレン領域の容量値が変わることはなく、共振特性やフィルタ特性のばらつきを小さくすることができる。よって、生産性良く共振器およびフィルタを製造することができる。
【００３４】
下部電極１２は、引き出し電極部１２ｂおよび１６ｂ以外の領域でメンブレン領域２２の外側に延在していることにより、図１（ｂ）の符号３８の領域のような領域がなく、浮遊容量が付加されることはない。これにより、共振特性あるいはフィルタ特性が低下を防止することができる。このように、拡張部１２ｃは上部電極１６の引き出し電極部１６ａに重なる領域に形成しないことが好ましいが、引き出し電極部１６ａに重なるように形成しても、その他の効果は得られる。
【００３５】
メンブレン領域２２は、引き出し電極部１２ａおよび１６ａ並びに圧電薄膜１４、に加え拡張部１２ｃによっても保持されるためメンブレン領域２２が劣化することを抑制できる。さらに、メンブレン領域２２が楕円形をしているため、図１の符号４０、４２のような角部がない。これにより、メンブレン領域２２の周辺に加わる力は均等となる。よって、メンブレン領域２２のいびつな歪みが小さい。これにより、メンブレン領域の劣化が抑制され、信頼性が向上する。また、メンブレン領域２２のいびつな歪みが小さいため、共振特性やフィルタ特性のばらつきも小さくなる。
【００３６】
圧電薄膜１４のとして、膜厚が０．５〜３μｍと薄く、圧縮応力の強い膜（例えば−１００ＭＰａを含みこれより負に大きい）を形成した場合であっても、メンブレン領域２２の劣化は抑制され、信頼性を向上させることができる。また、メンブレン領域２２がいびつな歪みが小さいため、共振特性やフィルタ特性のばらつきを小さくすることができる。このように、９００ＭＨｚ〜５ＧＨｚという高周波数での用途であって、電気機械結合係数が大きく共振特性やフィルタ特性を向上できる圧縮応力の強い圧電薄膜を使用する場合、実施例１の共振器は、特にその効果を発揮する。
【００３７】
実施例１では、メンブレン領域２２は楕円形であるが、これは、楕円様状の形状であれば良い。楕円様状とは、メンブレン領域２２の周辺に加わる力が均等となる形状である。例えば、メンブレン領域２２の中心に対し相対する辺のそれぞれの法線のなす角が０°となる形状である。これにより、メンブレン領域２２の周辺に加わる力を均等にすることができる。例えば、円状や長円状も含む。
【００３８】
図３（ｂ）のように下部電極のメンブレン領域２２より外側に延在した幅Ｌ２は、下部電極の引き出し電極部の幅Ｌ１より広い。これにより、メンブレン領域２２の保持がより強固となり、メンブレン領域２２のいびつな歪みがより小さくなる。これにより、メンブレン領域の劣化がより抑制され、信頼性がより向上する。また、メンブレン領域２２のいびつな歪みが小さいため、共振特性やフィルタ特性のばらつきもより小さくなる。
【００３９】
図４は、メンブレン領域２２、下部電極１２と基板の空隙１８（図４では、基板表面の空隙領域に対応する）の配置を示す図である。図４（ａ）はメンブレン領域２２と下部電極１２を示す図である。図４（ｂ）は実施例１における基板の空隙１８と下部電極１２を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）より、実施例１では、基板の空隙１８はメンブレン領域２２を含み重なっている。しかし、図４（ｃ）のように、基板の空隙１８ａはメンブレン領域２２より大きく含むように形成されていてもよい。このように、基板の空隙１８はメンブレン領域２２を含むように形成されることが好ましい。メンブレン領域２２全体を共振させるためである。
【００４０】
図４（ｃ）のように、下部電極１２は、引き出し電極部１２ｂ以外の領域で基板の空隙１８の外に延在する部分を有することが好ましい。これにより、メンブレン領域２２の保持がより強固となり、メンブレン領域２２のいびつな歪みがより小さくなる。これにより、メンブレン領域の劣化がより抑制され、信頼性がより向上する。また、メンブレン領域２２のいびつな歪みが小さいため、共振特性やフィルタ特性のばらつきもより小さくなる。
【００４１】
実施例１に係る共振器を用いたフィルタと図５に示す電極構造を有する比較例１のフィルタ特性を比較した。図５は図３と同様に比較例１の上部電極１６および下部電極１２を示した図である。比較例１では、下部電極１２、上部電極１６とも、メンブラン領域部１２ａ、１６ａ以外は引き出し電極部１２ｂ、１６ｂのみが設けられている。図４は実施例１と比較例１の挿入損失の周波数依存である。実施例１は比較例１と同じフィルタ特性を示している。
【００４２】
このように、実施例１によれば、フィルタ特性を劣化させることなく、共振特性やフィルタ特性のばらつきが小さく、信頼性の高い圧電薄膜共振器を提供することができた。
【００４３】
図７は実施例１の変形例である。基板の空隙２８ａがバイアホールでなくキャビティで形成されている以外は実施例１と同じである。キャビティの形成は、通常用いられている犠牲層を用いる方法で形成することができる。このように、基板の空隙２８ａをキャビティで形成した場合も、実施例１と同様の効果を奏することができる。
【実施例２】
【００４４】
実施例２は、中心周波数調整膜２０として酸化シリコン膜を形成する領域を拡げた例である。図８（ａ）は実施例１の上視図であり、中心周波数調整膜２０を図示していない。図８（ｂ）は、このときの中心周波数調整膜２０が形成された領域を示している。図８（ｂ）のように、中心周波数調整膜２０はメンブレン領域のみに形成されている。
【００４５】
図８（ｃ）は、実施例２における中心周波数調整膜２０ａの形成領域を示している。上部電極１６および下部電極１２にボンディングする窓以外の領域に中心周波数調整膜２０ａを形成している。すなわち、中心周波数調整膜２０ａは、メンブレン領域２２より大きく、メンブレン領域２２およびその周辺部を含むように形成されている。
【００４６】
実施例２に係る共振器を用いたラダー型のフィルタを作製した。すなわち、圧電薄膜共振器を複数組み合わせて構成されるフィルタを作製した。図９はその構成を示す図である。直列腕に４個Ｓ１〜Ｓ４、並列腕に３個Ｐ１〜Ｐ３の圧電薄膜共振器が接続されている。これにより、バンドパスフィルタとして機能する。実施例２の共振器に加え、実施例１の共振器を用いたラダー型フィルタ、中心周波数調整膜２０を形成しない共振器(比較例２)を用いたラダー型フィルタを作製した。共振器の基本構成は実施例１および実施例２と同じであるが、並列共振器の共振周波数を低下させてバンドパスフィルタ特性を得るために、並列共振器の上部電極上にＴｉからなる付加膜を設けている。
【００４７】
以上のように作製した３種類のフィルタを用い、印加電力に対する寿命を調査した。結果を図１０に示す。比較例２に対し、実施例１は寿命が短くなっている。これに対し、メンブレン領域以外にも中心周波数調整膜２０を形成した実施例２においては、比較例２に対し、寿命が延びている。このように、実施例２で寿命が延びたのは、メンブレン領域の端部での、メンブレン領域２２の密着が向上し、メンブレン領域２２が劣化することを防止できたためである。このように、実施例２によれば、実施例１と同様の効果に加え、信頼性をより向上させることができる。中心周波数調整膜２０ａはメンブレン領域２２およびその周辺部を含むように形成されていれば、その効果を発揮する。さらに、よりその効果を発揮するためには、中心周波数調整膜２０ａはメンブレン領域２２の輪郭(外周)の全ての周辺部において形成されることが好ましい。
【００４８】
図１１は実施例２を用いたラダー型フィルタの最小挿入損失の中心周波数調整膜２０ａの膜厚依存を示している。実施例２に係る最小挿入損失は１．０ｄＢ以下であることが好ましい。よって、中心周波数調整膜２０の膜厚は２００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、中心周波数調整膜厚２０が１ｎｍより小さくなると、中心周波数を調整する機能が小さくなる。よって、中心周波数調整膜２０ａの膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００４９】
実施例１および実施例２では中心周波数調整膜２０として酸化シリコン膜を使用しているが、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム膜を用いることができる。これにより、中心周波数調整膜２０の成膜が簡単で、膜質、膜厚の分布を小さくすることができる
【００５０】
また、実施例１および実施例２において、圧電薄膜１４は、（００２）方向を主軸とする配向性を有する窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛とすることができる。これにより、電気機械結合係数の大きな共振器が得られる。さらに、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）等を用いることもできる。
【００５１】
さらに、上部電極および下部電極としては、ルテニウム（Ｒｕ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。また、基板としては、シリコン、ガラス等を用いることができる。
【００５２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本発明をＳＭＲタイプの圧電薄膜共振器およびそれを用いたフィルタに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は従来例における、上部電極、下部電極の位置関係を示した図である。
【図２】図２は実施例１に係る圧電薄膜共振器の構成を示した図である。
【図３】図３は実施例１における上部電極、下部電極の位置関係を示した図である。
【図４】図４は実施例１におけるメンブレン領域と基板の空隙の位置関係を示した図である。
【図５】図５は比較例１における上部電極と下部電極の位置関係を示した図である。
【図６】図６は実施例１と比較例１のフィルタ特性を示した図である。
【図７】図７は実施例１の変形例の構成を示した図である。
【図８】図８は実施例２におけるメンブラン領域と中心周波数調整膜の位置関係を示した図である。
【図９】図９は実施例２の効果を示すため、作製したラダー型フィルタの構成を示した図である。
【図１０】図１０は実施例１、実施例２および比較例２を用いたラダー型フィルタの寿命と印加電力の関係を示した図である。
【図１１】図１１は、実施例２における最小挿入損失と中心周波数調整膜の膜厚の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０            基板
１２            下部電極
１２ａ          メンブレン領域部
１２ｂ          引き出し電極部
１２ｃ          拡張部
１４            圧電薄膜
１６            上部電極
１６ａ          メンブレン領域部
１６ｂ          引き出し電極部
１６ｃ          拡張部
１８、１８ａ、２８ａ  基板の空隙
２０，２０ａ    中心周波数調整膜
２２            メンブレン領域
【図１】
2006311181.tif 000003
【図２】
2006311181.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006311181.tif 000006
【図５】
2006311181.tif 000007
【図６】
2006311181.tif 000008
【図７】
2006311181.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006311181.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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